煤层气变压吸附用炭分子筛的制备研究

为解决煤层抽放气中CH4/N2的分离问题,以椰壳炭化料为原料,采用炭化、活化和炭沉积相结合的方法,以苯为沉积剂,改变工艺条件,制备了不同性能的炭分子筛,研究了炭分子筛前驱体的种类、苯流量对炭分子筛分离效果的影响,结果表明,在炭化温度450℃,炭化时间40 min,活化温度850℃,活化时间120 min时制备的炭分子筛前驱体,进一步制成炭分子筛对CH4/N2的分离效果最好;在750℃,沉积时间30 min,苯流量0.45 m L/min时制备的炭分子筛对CH4/N2的分离效果最好。     

变压吸附分离工业废气二氧化碳的研究进展

概述了未来人类对过量二氧化碳排放的处理办法,即碳的捕获和存储(CCS).简介了4种二氧化碳的分离工艺及特点和工业中二氧化碳的捕获系统.阐述了变压吸附工艺的基本原理和其在捕获工业废气中二氧化碳上的应用,以及变压吸附分离二氧化碳的工艺在循环结构设计、吸附剂材料和数值模拟等方面的研究进展和国内外的工业化应用.分析了目前该工艺仍存在的问题,指出该技术具有广阔的应用前景.     

碳分子筛变压吸附提纯沼气的性能

选择碳分子筛,以CH₄和CO₂为原料气,对变压吸附法提纯沼气中生物甲烷的分离性能进行了研究。采用高精度智能重量分析仪IGA-100测定了25℃下CH₄、CO₂和N₂纯组分气体在碳分子筛上的吸附平衡等温线,计算了3种气体在碳分子筛内的扩散速率CO₂>N₂>CH₄。使用单塔变压吸附装置测量了动态吸附穿透曲线,考察了吸附压力、气体流量和少量氮气等因素对吸附分离的影响,并对吸附机理做了初步探讨。实验结果表明,在吸附压力为0.4MPa、气体流量为200mL/min时,在碳分子筛上CO₂穿透吸附量为35.9mL/g,CH₄穿透吸附量为5.4mL/g,CO₂/CH₄分离系数高达12.6,可直接从吸附塔顶富集纯净的CH₄,而且碳分子筛可以通过抽真空完全再生,是一种理想的吸附材料;在有少量氮气存在的实验条件下,由于碳分子筛对CH₄和N₂具有动力学分离效应,仍能在塔顶富集高浓度的CH₄。     

变压吸附氢气纯化过程瞬态分析

变压吸附技术是工业上生产高纯氢气最常用的方法之一。然而,在实际生产过程中无法观察到塔内各组分在不同时刻的分布状态,因此借助模拟的手段来研究从投料至系统达到循环稳态期间各组分在塔内的动态变化规律,进而指导工艺改进是很有必要的。采用活性炭和5A分子筛为吸附剂,设计了八塔变压吸附工艺从蒸汽甲烷重整气中纯化氢气,模拟了变压吸附制氢开车过程,分析了开车过程中塔内各组分在吸附、顺放以及冲洗三个阶段以及循环稳态后吸附阶段瞬态吸附行为和塔内温度变化。结果表明,在吸附以及顺放等过程中重组分会随着循环周期向塔顶移动。这一现象是组分间竞争吸附和冲洗再生方式下重组分在床层底部累积两个作用因素共同导致的。这些因素在一定程度上也会造成CO的吸附前沿在吸附阶段就过多进入5A分子筛上,使得CO含量成为限制工艺性能的主要因素。     

工业尾气变压吸附提纯一氧化碳中试

Using pressure swing adsorption （PSA） technology to purify carbon monoxide （CO） discharged from industrial gases is a high-efficiency and economical method. In this article, a four-bed PSA experiment for CO purification was improved and optimized, in which a set of 120 m^3·h^-1 pilot-scale PSA device was developed to purify CO from industrial tail gases, a set of control systems suitable for industry production was developed, and the influences of the operating parameters on CO purification were investigated. The experimental results indicated that the pilot-scale PSA device could produce qualified product gas and get high CO recovery ratio under optimized conditions. The research may provide reliable fundamental data, for industrial scale utilization of CO, from industrial tail gases, and have strong market competitive power and a broad promoted application prospect.     

真空变压吸附提纯沼气的实验

以煤基碳分子筛为沼气净化吸附剂,借助扫描电镜观察了碳分子筛的表面形貌,并通过物理化学吸附仪表征了碳分子筛的孔径分布。基于静态容积法测定了CO₂与CH₄在碳分子筛的静态吸附量,并估算了CO₂与CH₄在碳分子筛的动力学扩散系数。单塔穿透实验考察了吸附压力与进料流量对原料气中CO₂穿透曲线的影响,选取吸附压力为0.3 MPa,进料流量为4 L·min-1进行两塔六步真空变压吸附提纯沼气的实验研究,并考察了吸附步骤时长与产品气冲洗率对CH₄富集效果的影响。实验结果表明,吸附步骤时长为140 s,冲洗率为0.05时,产品气中CH₄纯度可达98%,收率可达82%。     

高比表面积煤基活性炭的制备及其吸附性能的研究

以太西无烟煤为原料,KOH为活化剂,采用化学活化法制备高比表面积煤基活性炭,着重考察了碱炭比、活化温度、活化时间对活性炭吸附性能的影响。研究结果表明：当碱炭比为4、活化温度为800℃、活化时间为1h时,可以制得比表面积达3215m^2／g,碘吸附值达2884mg／g,亚甲蓝吸附值达548mg／g的高比表面积煤基活性炭。     

Removal of CO from process gas with Sn–activated carbon in pressure swing adsorption

A pressure swing adsorption (PSA) system using activated carbon impregnated with SnCl ₂·2H ₂ O and pure activated carbon was used to remove CO from a model H ₂/CO mixture representing the steam reformer process gas. On comparing PSA results for both carbons, the CO adsorptive capacity of impregnated carbon was found to be superior to that of the pure carbon. This was confirmed by the fact that the concentration of CO, initially at 1000 ppm, was successfully reduced to 4.02% and 1.04% of its initial concentration by the pure and the impregnated activated carbons respectively in the PSA system. The species in the impregnated carbon responsible for the improved gas phase CO adsorption was found to be SnO ₂. Simulation results at a cyclic time of 600 s in the PSA operating at 10 atmospheres gave a product recovery and purity of 99.99% and 57.48%, respectively. At 6 atmospheres, the product recovery and purity were 92.17% and 77.12%, respectively. © 2000 Society of Chemical Industry     

真空变压吸附沼气净化过程的仿真研究

真空变压吸附(VPSA)是一种气体分离技术,该技术运用在沼气净化过程还存在较多的问题,针对该过程吸附塔出口浓度出现的浓度峰问题,运用线性推动力模型(LDF)与Langmuir等温方程对其建立了数学模型,模拟分析了缓冲罐中杂质浓度对吸附步骤出口浓度的影响。结果表明:相同吸附时间下,随着吸附压的降低,二均降结束时会有更多的杂质进入缓冲罐,而缓冲罐中的杂质又会通过一均升步骤进入吸附塔,最终使得吸附步骤出口浓度曲线出现波峰,从而影响了吸附塔出口CH₄含量。通过模型的分析,吸附时间随着吸附压不断降低而缩短,可以有效控制杂质进入缓冲罐,从而使吸附塔出口CH₄含量提高。     

Anatomy of a rapid pressure swing adsorption process performance

A detailed numerical study of the individual and cumulative effects of various mass, heat, and momentum transfer resistances, which are generally present inside a practical adiabatic adsorber, on the overall separation performance of a rapid pressure swing adsorption (RPSA) process is performed for production of nearly pure helium gas from an equimolar binary (N₂ +He) gas mixture using 5 A zeolite. Column bed size factor (BSF) and helium recovery (R) from the feed gas are used to characterize the separation performances. All practical impediments like column pressure drop, finite gas‐solid mass and heat transfer resistances, mass and heat axial dispersions in the gas phase, and heats of ad(de)sorption causing nonisothermal operation have detrimental impacts on the overall process performance, which are significantly accentuated when the total cycle time of a RPSA process is small and the product gas helium purity is high. These impediments also prohibit indefinite lowering of BSF (desired performance) by decreasing process cycle time alone. © 2015 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 61: 2008–2015, 2015     

变压吸附制氮性能主要影响参数的研究

介绍了变压吸附制氮技术的优点、原理方法及工艺流程,实验研究了吸附压力、吸附解吸时间、产品流量等主要工艺参数对变压吸附制氮装置性能的影响,最后得出实验装置的最佳工艺条件为:吸附压力0.8 MPa,吸附解吸时间54 s,均压时间4 s,产品气出气流量7 m3/h。此时,实验装置制得的产品氮气体积分数最稳定,平均体积分数98%以上,回收率在40%左右。     

变压吸附技术在乙炔脱水工艺中的应用

采用变压吸附工艺脱除乙炔中的水分,使乙炔含水质量分数降至100×10-6以下,乙炔回收率达99.99%以上,40万t/a PVC装置新增利润可达185.9万元/a.     

精馏尾气变压吸附技术改造

对变压吸附装置进行了技术改造,将精馏尾气全部回收利用,提升了装置运行能力,减少了尾气放空量,节约了成本。     

变压吸附系统查定总结

针对变压吸附系统尾气氯乙烯含量超标问题,对该套系统进行了查定。介绍了查定过程,提出了改进建议。     

变压吸附空分制氧非等温过程模拟

就变压吸附空气分离制氧过程,对接近真实情况的非线性、非等温模型构成的偏微分方程组,采用正交配置进行空间离散化和三阶半隐式龙格 库塔法的数值计算方法,研究了变压吸附过程中床层内温度和浓度的动态行为,考察了清洗比、吸附压力、进气流量、吸附时间等操作参数对过程性能的影响,为过程优化设计建立基础。     

活性炭对重金属离子的吸附研究

研究了活性炭分别对铅、镉、铜及锌离子的吸附作用,研究了pH值、温度及活性炭的投加量等因素对吸附效果的影响。结果表明,当pH〉5时对四种离子的去除率均达到98％以上,能达到很好的吸附。低温有利于吸附的进行。随着活性炭的增加．重金属离子的去除率增加．而且铜离子的活性炭最佳用量是0．3000g．铅、镉和锌的活性炭最佳用量均为1．000g。随着吸附时间的增加,去除率上升。铜、铅、镉和锌离子的吸附平衡时间分别为3．5h、1h、1．5h和1．5h。铜离子的吸附符合Langmuir等温模式,而锌、铅和镉离子的吸附符合Freundlich等温模式。     

变温吸附碳捕集系统能效性能对标分析

准确且合理的能耗分析对碳捕集技术规模化发展至关重要,其既是碳捕集技术节能降耗的必要前期准备,也是碳捕集过程开展绿色化、清洁化性能评价的重要数据基础。因此,在对碳捕集过程的能源转换共性展开探索的同时,迫切需要面向工程实践的需求,形成易于操作的能效性能对标分析方法,从而保证对类型技术的性能认知可以在合理且统一的评价平台上进行归纳与比较。本工作基于对标分析(Benchmarking Analysis)方法,对变温吸附碳捕集(TSA)过程的能耗分析方法进行了阐述,包括流程、参数、模型等。研究了吸附温度和解吸温度对TSA能效性能结果的影响,演示并量化了该方法的可行性,重点对边界变化对评价结果的影响进行了讨论。提出的对标分析方法对碳捕集技术的能效性能对标评估给出了较具体的指导。     

低浓度煤层气变压吸附浓缩试验研究

为研究自制碳分子筛对低浓度煤层气的浓缩性能,分别使用自制碳分子筛及活性炭为吸附剂、采用变压吸附对CH_4浓度为25%的低浓度煤层气进行提浓,考察了吸附压力、吸附时间等工艺参数对提浓效果的影响,对碳分子筛和活性炭吸附剂的提浓效果进行了比较。结果表明:随吸附压力的提高,提浓效果存在峰值,较优的吸附压力为200 k Pa;吸附时间增加,提浓效果先快速提高,吸附时间继续增加提浓效果缓慢下降,最佳吸附时间为120 s。自制碳分子筛吸附剂具有浓缩效果好、产品气浓度稳定的优势。     

变压吸附制氮机组运行总结

变压吸附空分制氮技术以洁净的压缩空气为原料,利用焦炭分子筛吸附其中的氧气成分,从而制得高纯度的氮气。介绍了变压吸附制氮机组的工作原理、影响氮气纯度的因素以及运行状况。